Se necesitan muchos años para producir nuevos cultivares, pero las herramientas genómicas están racionalizando el proceso
En 2023, un nuevo tipo de manzana hizo su debut comercial en una feria de Berlín. El Tutti es crujiente, jugoso y tiene ese rubor perfecto desgarrador, un encantador cultivar que tardaba décadas en producir. Pero tiene una mayor reivindicación de la fama: Está diseñado para prosperar a temperaturas de hasta 40 grados centígrados (104o Fahrenheit).
La manzana es un producto de la Asociación Caliente Caliente, una colaboración entre investigadores y grupos industriales en España y Nueva Zelanda para crear cultivos capaces de prosperar en climas cada vez más cálidos. El grupo se asoció en 2002 en medio de veranos cada vez más calurosos en la región catalana de España que dejó allí cultivadas manzanas quemadas y musosas. Después de más de 20 años de cruzamiento para la tolerancia al calor, se dio a conocer el Tutti (cuya nombre de investigación es HOT84A1.
Ahora que crece tan lejos como Estados Unidos, Chile y China, el Tutti se une a una creciente lista de frutas y verduras que los investigadores están tratando de a prueba de clima a medida que la Tierra se calienta. Utilizando herramientas que van desde el cruce de la antigua y moda, reviviendo plantas indígenas, técnicas de plantación conscientes del calor hasta la nueva, como la edición de genes, los investigadores están tratando de ayudar a los criadores de plantas y jardineros del patio trasero por igual a mantenerse un paso por delante del cambiante planeta.
Es una tarea alta. Lo que se sintió caliente hace 20 años ahora es común, dice Joan Bonany, pomóloga del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentario a las afueras de Barcelona que ayudó a formar la Asociación Climática Caliente. Los recuerdos de ser capaz de caminar cómodamente entre sus ordenadas filas de manzanas y perales se extienden cada vez más atrás en el tiempo, dice, y prevenir el futuro es muy parecido a disparar a un objetivo en movimiento.
De alguna manera, dice Bonany, el Tutti ya está desfasado.
Las temperaturas de más de 40 grados centígrados, que se hornean cada vez más en nuestro futuro, van a crear algunos problemas reales, dice Mario Andrade, genetista vegetal de la Universidad de Maine en Orono y coinvestigador en un proyecto para crear patatas resistentes al clima.
Qué pasa con los cultivos a medida que suenan las temperaturas?
Para alcanzar ese objetivo en movimiento, los científicos están empezando con lo que saben sobre cómo las plantas manejan el calor.
Las investigaciones han demostrado que incluso un ligero bache de las temperaturas durante la temporada de cultivo puede debilitar significativamente el rendimiento de muchas plantas. Por ejemplo, a nivel mundial, cada 1 grado C aumenta la pérdida de 10 y 6.4 por ciento en los rendimientos del arroz y el trigo, respectivamente, los alimentos que junto con el maíz representan la mayoría de las calorías alimentarias del mundo.
Pero eso es sólo una de las muchas cosas que pueden salir mal cuando las temperaturas suben. Otros signos de estrés por calor que se puede ver comúnmente en sus propias plantas de jardín incluyen caídas, crecimiento más lento, signos de quema en hojas y tallos, frutas y verduras más pequeñas, o plantas que florecen pero nunca producen cultivos en absoluto – una señal de que su polen, que es sensible al calor, ha sido dañado. Algunas plantas incluso indican su angustijo audiblemente, haciendo pequeños clics ultrasónicos cuando se tienen realmente sed (SN: 30/30/23).
A medida que las temperaturas siguen subiendo, las mismas proteínas que realizan funciones esenciales de una planta, como dirigir fotosíntesis, encierrarse agua y nutrientes, y evitar enfermedades, empezar a desdobirse y desintegrarse, dice Owen Atkin, un científico de plantas de la Universidad Nacional Australiana en Canberra que desarrolla trigo tolerante al calor. Las plantas pueden reparar este daño usando proteínas de inyección de calor de acción rápida. Y pasadas 50o C (122o F), las plantas pueden comenzar a cambiar la composición química de sus membranas celulares para evitar que sus lípidos se derritan como la mantequilla que queda en el mostrador. Pero lo hacen a un costo.
El costo de vida al tratar de reparar, reparar, reparar, reparar, porque la degradación es cada vez más rápida, significa que estás gastando mucha más energía en sobrevivir, dice Atkin. Vamos a necesitar un trabajo de avance para protegerse de ese tipo de daño.
Poner la congelación del calentamiento
La mayoría de las nuevas variedades vegetales hoy en día todavía se hacen como lo han sido durante miles de años, a través de un proceso conocido como cría selectiva en el que se cruzan los padres con rasgos deseables, y su progenia ganó a lo largo de sucesivas generaciones hasta que sólo quedan los más robustos. Es un proceso largo, y no hay muchas maneras de acortarlo – Una planta crece tan rápido como una planta crece, dice Andrade, pero hay nuevas formas de hacer el proceso más eficiente.
Uno de los retos más apremiantes es el hecho de que los investigadores y los ganaderos deben equilibrar las necesidades en conflicto. Una planta tolerante al calor pero susceptible a la enfermedad no venderá, ni será resistente a la enfermedad, pero produce fruta de baja calidad. Cada uno de estos rasgos puede ser controlado por cientos de genes, todos los cuales interactúan de maneras inesperadas. Es una pesadilla de datos que hace que estudiar la base genética de diferentes rasgos un desafío.
Ahora, sin embargo, la capacidad de examinar un código genético completo de una planta ha lanzado una nueva era de cría asistida por el genoma, en la que los científicos todavía hacen cruces, pero aprovechan herramientas modernas para guiar sus elecciones. Por ejemplo, los científicos ahora pueden comparar la composición genética de diferentes cultivares con la que las peculiaridades de su ADN pueden dar a una cepa mayor tolerancia al calor que otra. Eso también niega la necesidad de esperar a que cada generación crezca lo suficientemente grande como para demostrar un rasgo. Los investigadores ahora pueden ahora mirar rápidamente un código genético de cultivo para identificar si una cruz tiene un gen deseado y estrecha su lista de probables contendientes.
Es sólo conociendo los genes exactos que impulsan un rasgo que los criadores pueden empezar a manipularlos, dice Rajeev Varshney, director del Centro para la Innovación en Crop y Alimentos de la Universidad de Murdoch en Perth, Australia. Esta manipulación puede implicar una modificación genética, en la que un gen de una especie se agrega a otra, o herramientas de editar genes como CRISPR/Cas9 que permiten a los científicos ajustar pequeños fragmentos de un código de plantas.strawberries, tomatoes and potatoes
En un estudio, los investigadores identificaron un gen llamado AtGRXS17 en Arabidopsis, una pequeña planta de la familia mostaza que es ampliamente utilizada en la investigación, que parecía estar involucrada en la tolerancia a la sequía. Cuando añadieron el gen en tomates y retuvisaron agua durante 10 días, las plantas modificadas conservaron su vigor y produjeron frutos, mientras que las plantas sin el gen no lo hicieron. En otro, usando CRISPR/Cas9 para modificar un solo gen llamado FaPG1 produjo fresas más firmes que eran más retentivas del agua.
Por el momento, el apalancamiento de estas herramientas de vanguardia sigue siendo costoso, por lo que es la mayoría de las empresas privadas que las desarrollan para operaciones a gran escala. Como tal, la mayoría de los cultivos editados están fuera del alcance del jardinero promedio por ahora. El primer cultivar comercializado directamente a los jardineros caseros recién fue lanzado, en febrero de 2024, un tomate profundamente púrpura que consigue su tono gracias a unos pocos genes que se cubran de flores de snapdragon.
Pero Varshney señala que los costos se están sumergiendo todo el tiempo, y es probable que pronto veremos más opciones disponibles para los consumidores. En los próximos años, los descubrimientos van a llegar mucho más rápido, dice. Me siento muy optimista de que tendremos muchas más plantas tolerantes al calor y tolerantes a la sequía.
Podemos utilizar técnicas pasadas para futuros cultivos?
Es posible comprar semillas tradicionalmente criadas de empresas comerciales que se comercializan como tolerantes al calor, lo que significa que crecen relativamente bien en condiciones de calor en comparación con cepas no adaptadas. Pero un movimiento creciente está animando a los jardineros a obtener sus plantas localmente, particularmente si vives en un lugar caliente ya.
Incluso una planta especialmente desarrollada como la Tutti puede no prosperar en cada nueva ubicación, pero las plantas que han sido criadas en su lugar a menudo se adaptan de manera única a una región de maneras que aún no hemos entendido completamente. Las comunidades indígenas de todo el suroeste estadounidense, por ejemplo, sobresalen en variedades cada vez más tolerantes al calor, dice Andrea Carter, miembro de la Nación Powhatan Renape y directora de agricultura y educación de Native Seeds SEARCH, un banco de semillas pública en Tucson que preserva la diversidad de semillas adaptadas a áridos.
“Estas semillas se han cultivado por cientos, a veces miles de años en una ubicación particular que se convirtió en un montón de trabajo que se detenía en la adaptación de esas plantas”, dice. En el futuro, más del mundo va a lidiar con altas temperaturas y baja disponibilidad de agua, por lo que las semillas de esta región son un recurso real que ya se está viendo más valioso.
Cómo cultivas tus plantas también pueden darles una ventaja (SN: 3/9/23). El método de tres hermanas consiste en cultivar un trío de maíz, frijoles y calabaza, y cada una proporciona beneficios a las otras. Los frijoles fijan el nitrógeno en el suelo para el maíz, cuyos tallos altos proporcionan un enredo para los frijoles, y el squash de bajo crecimiento sombrea el suelo. Cubrir el suelo con paja o mantillo o usar tela de sombra proporciona un beneficio similar, y Carter dice que regar profundamente, pero con poca frecuencia es mejor que el riego por goteo en el fomento de raíces para crecer, donde son menos propensos a secarse.
Las plantas adaptadas al desierto lo hacen naturalmente, pero otras podrían necesitar un poco de engaño, dice Roslyn McCann, investigadora de comunidades sostenibles de la Universidad Estatal de Utah en Moab. De alguna manera, creo que la jardinería bajo el cambio climático se ha vuelto un poco más práctica de esa manera. Es menos acerca de tirar las semillas hacia fuera y ver lo que crece, y más acerca de hacer lo que puede para darle a sus plantas una pierna hacia arriba.
Por
Can scientists make fruits and veggies resilient to climate change?
